嘉陵江草街航电枢纽船闸工程混凝土高温条件下施工技术

毛海滨，王立春，李冰黎

（中交一航局第三工程有限公司，辽宁 大连 116001）

嘉陵江草街航电枢纽坝址位于我国西南内陆地区，属亚热带季风气候。工程区夏热多雨，冬季温暖干燥，多年平均气温为18.2℃，最高气温45℃，每年5—10月是高温和高辐射热季节。

草街航电枢纽船闸工程主体混凝土总量约为60万m3，为多级配半干硬性混凝土。由于草街航电枢纽工程工期紧，需要进行全年施工方能实现进度目标，所以必须采取切实有效的综合温控措施，保证在高气温条件下混凝土连续、快速施工，以确保混凝土的施工质量和进度。

1 温控指标的影响因素

1.1 基础温差

当基础约束区混凝土28 d龄期的极限拉伸值不低于0.85×10-4时，对于施工质量均匀、良好，基岩与混凝土的变形模量相近，短间歇均匀上升浇筑的浇筑块，基础容许温差可采用表1规定的数值[1]。

表1 基础约束区混凝土容许温差ΔΤTable 1 Allowed tem perature differenceΔΤof concrete in basic restrained zone ℃

1.2 混凝土内外温差

本工程规定混凝土表面温度系指混凝土表面5～10 cm以下的温度，且应是统一垂直面3个点的温差，而不是任意位置的最高和最低的温差。

我国现行建筑和道桥等国标基本上都是要求混凝土内外温差不超过25℃，苏联规定不大于20～25℃[2]。本文混凝土内外温差选用苏联规定不大于20～25℃的要求，其下限用于基础和老混凝土（混凝土龄期超过28 d）约束范围内的部分。

1.3 混凝土浇筑温度

国内外对混凝土浇筑温度都有规定，一般要求最大浇筑温度控制在30～35℃之间；而美国佛罗里达州交通局对暑天混凝土浇筑温度的限制值为27℃，后来根据实际应用情况提高到38℃。

本工程根据实际应用情况，其上限值控制在38℃以内。

1.4 上下层温差

上下层容许温差一般为15～20℃。

2 高温条件下施工措施

2.1 优化混凝土配合比

影响混凝土内部最高温升的因素主要是每方混凝土中水泥的用量及单位水泥的水化热。因此，要降低混凝土内部的最高温升，就要在满足混凝土强度等技术指标的前提下降低水泥用量及选用水化热较低的水泥。由于本工程的水泥为甲供材料无法做更多的比选，但可以通过配合比试验尽可能减小混凝土的水灰比及坍落度。目前，船闸混凝土均采用坍落度为4～6 cm的半干硬性混凝土。通过试验表明，单方混凝土每降低1 cm坍落度，可减少水泥用量4～8 kg。船闸工程主要使用的C20四级配混凝土的水泥用量仅为170 kg/m3。

2.1.1 采用高掺粉煤灰

草街航电枢纽船闸混凝土中均掺加了粉煤灰，最大掺量30%。

2.1.2 选用适应高温条件的高效缓凝减水剂

高效缓凝减水剂具有推迟水泥水化热反应，从而可以消减水泥水化热峰值。根据试验成果，船闸混凝土选用AL-Cb型高效减水剂，要求根据草街的实际气候状况分冬季型和夏季型分别供应。夏季型可使混凝土的初凝时间控制在6～9 h范围内，与夏季高温条件施工强度相匹配。

2.2 预冷混凝土，降低出机口温度

采用一、二次风冷粗骨料，加冷水拌制预冷混凝土，可使混凝土出机口温度控制在14～17℃以内。

2.3 减少混凝土运输过程中温度回升

1）自卸汽车运输时车厢顶部设活动遮阳棚；2）通过合理调度尽可能减少运输时间，严格控制混凝土在车上的滞留时间。

2.4 减少混凝土浇筑过程中温度回升

1）在认真分析仓面特性的基础上，结合现场施工条件和资源配置，做好仓面设计工作；

2）采用台阶法施工，尽可能减小混凝土浇筑仓面面积；

3）提高混凝土入仓强度，加快混凝土入仓速度，缩短混凝土浇筑时间；

4）及时振捣、及时覆盖，减少阳光辐射造成的混凝土温升，延缓混凝土初凝时间；

5）在混凝土浇筑过程中，采用轻型高效仓面喷雾机将高压清水雾化成细小雾滴，用风力将雾滴均匀吹到混凝土浇筑面上方形成雾层，从而改善浇筑面环境温度。

2.5 加强养护

高温时段施工时，除对层面立即采用保温被进行覆盖，待混凝土终凝后对混凝土表面进行洒水养护外，对混凝土长期暴露面采用花眼硬质PVC管流水养护。

3 实施效果

3.1 出机口温度检测

1） 骨料一次风冷后的终温控制在（12.6±2）℃，测温53次，合格率97.8%；骨料二次风冷后终温控制在（4±2）℃，测温53次，合格率87%。

2） 一般情况下混凝土加冷水10 kg/m3，可降低出机口温度0.22℃。实测混凝土加冷水110 kg/m3，可降低出机口温度2.0～2.4℃。

3）混凝土出机口温度检测875次，最高温度18.5℃，最低温度13.4℃，合格率93.8%。

3.2 运输过程中温度回升

汽车运输混凝土温度回升与混凝土温度、气温、太阳光直射、混凝土在车内滞留时间等因素有关。在气温25～36℃、混凝土温度14～17℃、汽车设遮阳棚、运输距离0.5～1.2 km的条件下，共测温98次，温度回升在0.5～1.0℃之间。

3.3 浇筑过程中温度回升

混凝土入仓后，在阳光直射、气温33℃的条件下，温度回升2～4℃/h，采取喷雾措施可保持空气湿度，同时可降低仓面环境温度3～5℃。

3.4 典型段实际温控效果

现以安装间3号块（高程174.6～176.1m）及上闸首2号墩相近时段同标号混凝土浇筑仓面为例，作对比分析。

1） 混凝土配合比见表2。

表2 混凝土配合比Table2 M ix proportion of concrete

2） 施工过程相关参数：原材料温度见表3，浇筑气温、出机口温度、入仓温度见表4，测温成果见图1。

表3 原材料测温记录表Table3 Temperature recordsof raw material

3）对比分析：两个块体混凝土标号均为C20（四级配），浇筑时间相差不大，而从测温成果可以看出入仓温度及温升曲线差非常大。安装间3号块中混凝土水化热温升相对较慢，在浇筑后72 h左右达到峰值，混凝土内部最高温度为44℃，最大温升为23℃。上闸首2号墩中混凝土水化热温升较快，在浇筑后12～24 h之间便达到峰值，混凝土内部最高温度为62℃，最大温升为32℃。主要的原因就是上闸首2号墩采取常态混凝土，常规工艺施工；而安装间3号块采取了预冷混凝土等综合的温控措施，确保了混凝土的入仓温度、最高温度及其温升过程满足相关要求。

表4 混凝土温度参数表Table4 Concrete temperature parameters

图1 混凝土温升曲线Fig.1 Tem perature rise curve of concrete

4 建议及结语

1） 常规测温技术，受外界与人为的影响过大，不利于作出正确的选择（尤其是需要修改浇筑计划，加快施工进度的时候）。国内外的工程实践已经证明，光纤测温技术是排除自然与人为干扰的最佳选测。

2） 可考虑用60 d或90 d强度代替28 d强度，来进一步降低水泥用量，从而降低混凝土内部最高温升。

3）应尽可能采用多级配混凝土，对于部分特殊结构可分区设计混凝土级配。根据相关资料，二级配混凝土较四级配混凝土水泥用量增加30%，本工程实际配合比中C20（二级配）混凝土较C20（四级配）混凝土（坍落度、水泥品种等参数相同的情况下）每方混凝土多用水泥23 kg。

4）规范[3]规定普通硅酸盐水泥的比表面积不小于300 g/mm2，但目前水泥厂家为确保水泥强度，特别是新标准实施后为提高强度以适应新标准而将水泥磨得更细。本工程使用的水泥比表面积达380～390 g/mm2，虽然该水泥不是早强型，但早期强度非常高，水化热温升速度非常快（24～36 h达到峰值），对混凝土防裂极为不利。

5）关于冷却水管的应用，埋设冷却水管的目的是削减混凝土初期水化热温升，以利于控制混凝土最高温度、减小基础温差和内外温差。一般初期通水冷却可削减水化热温升值5～7℃，但由于其有冷却速度控制在1.0～1.5℃/d及冷却水温与混凝土温度之差应控制在25℃范围内的要求。故认为其不适用高热水泥拌制的混凝土，因为高热水泥拌制的混凝土早期强度较高，水化热温升速度快，水温与混凝土温度的差值不好控制，容易出现冷击现象，另外混凝土温度降低有限，性价比较低。

混凝土高温季节施工，温度控制是质量管理的重中之重，是一项各个环节、工序都要严格控制的系统工程。通过草街航电枢纽船闸工程实践证明，通过采取综合性的预防措施，保证了层面结合良好及限制温度裂缝的产生，确保了高温季节浇筑混凝土的质量。

[1]SL 319—2005，混凝土重力坝设计规范[S].SL 319—2005,Design specification forconcretegravity dams[S].

[2]GB 175—2007，通用硅酸盐水泥[S].GB 175—2007,Common Portland cement[S].

[3] 张超然，周厚贵，史振寰.水利水电施工手册：第三卷[M].北京：中国电力出版社，2002.ZHANGChao-ran,ZHOU Hou-gui,SHIZhen-huan.Water conservancy and hydropower constructionmanual:volume III[M].Beijing:China Electric Power Press,2002.